[發(fā)明專利]用于間歇式透氣真空預壓排水的蝴蝶結

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510320413.2
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN104878740A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 雷華陽;劉景錦;宋曉龍;王騰飛;鄭靖瀟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發(fā)明涉及一種間歇式通氣真空預壓排水系統(tǒng)，主要適用于軟土、超軟土地基處理，屬于巖土工程中的真空預壓排水固結技術。

背景技術

常規(guī)的真空預壓法是在軟土地基表面鋪設砂墊層，打設塑料排水板或砂井，然后鋪設密封膜隔絕大氣，密封膜四邊埋入土中，通過砂墊層內埋設的排水管道，用真空裝置進行抽氣，在真空負壓作用下，使密封膜下的土體產生真空負壓；此時排水板周圍淤泥質軟土孔隙中的水因壓差而產生的滲流，水會從淤泥土體中流入豎向排水板或砂井中，通過用蝴蝶結與排水板連接的橫向排水管道排出；由于土體中孔隙水壓力的消散，地基的有效應力也就隨之增加，淤泥質土體就會發(fā)生固結，土的強度就會相應地提高。

近些年來，隨著沿海地區(qū)圍海造陸工程規(guī)模的不斷擴大，常規(guī)真空預壓法處理吹填土受到了越來越多的重視。在實際工程中前期固結排水量大，排水效果明顯，到了后期排水效果顯著下降，此時橫向和縱向排水系統(tǒng)中尚存留大量的析出水未排出，這嚴重影響了地基處理效果。常規(guī)真空預壓法采用的排水板底部是密封的，在真空壓力的作用下，縱向排水系統(tǒng)和橫向排水系統(tǒng)中沒有氣流只存在水流流動。根據(jù)常識，把一頭做過密封處理的水管內的水抽干是很困難的，但是如果將密封處打開，會很容易的將水吸出。

針對上述常規(guī)真空預壓法的缺點，在抽真空過程中，向伸入淤泥土體的排水板中通入氣體，這樣，底部氣壓就大于上部氣壓，壓力差產生的氣流會推動排水板中的析出水流向上部橫向排水通道。在排水板中通入空氣的方法在一定程度上可以提高排水速率，但是在進行的試驗后期發(fā)現(xiàn)排水效果亦不理想。而且，由于持續(xù)不間斷的通氣會一直抵消部分真空度，導致排水板內真空度下降，真空負壓減小，排水速率下降，這樣會增加淤泥固結的時間，減緩工期；而且，當通氣氣壓大于真空度時，尤其是在土體底部真空度衰減較大的情況下，該法失效。

針對常規(guī)真空預壓排水效率低，固結效果差以及通氣真空預壓排水后期效果差且無法保證提供足夠穩(wěn)定的真空負壓，對現(xiàn)有的真空預壓排水系統(tǒng)進行改進，設計了工作原理如圖1所示的排水系統(tǒng)。此種排水系統(tǒng)的工作原理是：在將縱向排水板2分為兩個部分，上排水板和下排水板，兩者用蝴蝶結相連，下排水板被打設入地層，上排水板位于地面上，在排水板2中通入可控氣流，抽真空一段時間后，開啟通氣管閥門透入氣流，氣流會沿著通氣管路→蝴蝶結通氣管道接口→排水板內塑料芯板兩側的密閉管道11，到達排水板底部的蓋帽9處，隨后，在真空負壓作用下，氣流帶動水流，一起沿縱向排水板中部格柵到達土體上表面的蝴蝶結排水板接口，再進入橫向排水通道，最終流入水汽分離裝置10；此后，關閉通氣管的通氣閥門8，進入常規(guī)的真空預壓排水模式，當達到排水管中出現(xiàn)大量水流但排水效果并不顯著時再次打開通氣管的通氣閥門8，進入通氣真空預壓排水模式進行快速排水。

發(fā)明內容

針對上述新設計的排水系統(tǒng)，本發(fā)明提供一種用于連通上排水板和下排水板的新型蝴蝶結，為排水管道網絡和通氣管道網絡獨立運行，互不干擾做出貢獻。本發(fā)明的技術方案如下：

一種用于間歇式透氣真空預壓排水的蝴蝶結，主體為一個兩端開口的扁立方體，其上端和下端分別與上排水板和下排水板連接，在上排水板和下排水板的兩側均設置有密閉中空通道(11)，其特征在于，所述的蝴蝶結設置有連接橫向排水管道(1)的貫穿蝴蝶結的端口(5)，貫穿蝴蝶結的端口(5)在蝴蝶結內部開設有與蝴蝶結內部連通的口(20)，在貫穿蝴蝶結的端口(5)的上方和下方各設置有兩個與通氣管道(3)相連的通氣管道端口(6)，各個通氣管道端口(6)不與蝴蝶結內部連通，并且相互獨立；在扁立方體的兩側靠近上端和下端的位置各固定有一根中空通氣連接管(7)，每個中空通氣連接管(7)的一端均與相應的通氣管道端口(6)相連通，另一端與排水板(2)的相應的密閉中空管道(11)相連通。

本發(fā)明新設計的蝴蝶結，具有以下的特點：蝴蝶結的上下兩端分別與上排水板和下排水板相互連接，從而連通了整個排水板2，中間部分是排水管道接口，兩側有四個通氣管道接口，端口5內部連通，各個端口6相互獨立，使下排水板中的水流能到達端口5內部；蝴蝶結內部的兩側各有一個與排水板通氣管道相匹配的通氣連接管7插入排水板兩側的密閉管道11內，保證了通氣管路與排水管路只在縱向排水板底部有相通。

附圖說明

圖1是間歇式通氣真空預壓法原理示意圖(虛線代表氣流方向，實線代表水流方向)。

圖2a是蝴蝶結示意圖。

圖2b是蝴蝶結剖面示意圖。

圖3a是排水板示意圖。

圖3b是排水板剖面示意圖。

圖4a是蓋帽示意圖。